基于DM642的X光电视系统的设计与实现

论文摘要

随着计算机技术与信息技术的飞速发展,医学影像学取得了令人目眩的进步,基于影像的现代医疗设备正步入数码时代。作为医学影像学中最重要的组成部分,X光线学成像技术不仅在理论而且在实际应用上都有了很大发展和创新。本文采用影像增强器、CCD与数字视频图像处理系统搭配的方式实现了高性能低成本的X光电视系统,具有广阔的市场前景。本文从X射线医学成像的背景、原理和现状入手,应用嵌入式系统开发技术,以TI的高性能视频DSP DM642为硬件核心实现了X光医学视频与数字图像处理系统。视频DSP相比通用DSP器件专门设计了片上视频前端处理电路,能够迅速开发接驳主流视频编解码芯片的视频应用系统;相比通用FPGA器件而言,则代表了针对特定应用更高的处理速度和更短的开发周期。本文所提出的数字视频图像处理系统能够接受来自CCD的模拟视频信号,内部数字化处理后,再输出给医学监视器进行显示,并同时输出给计算机系统,进行进一步的处理和存档。本文详细地介绍了X光电视系统的软硬件开发过程,重点阐述了X光电视系统的PCB版图的设计、信号完整性分析、嵌入式软件设计与优化、数字图像处理的算法实现等内容。在开发过程中,本文还基于RTDX技术开发了针对本系统的实时在线调试PC端程序,可以实时共享DSP内部数据,极大的提高了上层图像算法的开发速度。测试结果表明,本文提出的基于DSP的开发方案是符合实际的应用需求的,硬件系统的高性能和低成本优势也是非常具有竞争力的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外相关技术发展历史和现状
• 1.3 本课题研究目的及意义
• 1.4 本文主要研究内容
• 第2章 数字化X 光机成像系统的基本理论
• 2.1 X 射线的性质及医学应用
• 2.1.1 X 射线的性质
• 2.1.2 X 射线透视成像
• 2.2 评价X 光图像质量的参数
• 2.2.1 对比度与对比度分辨力
• 2.2.2 模糊与细节的可见度
• 2.2.3 噪声
• 2.2.4 伪影
• 2.2.5 畸变
• 2.3 X 光机系统组成
• 2.4 电视制式及其扫描方式
• 2.5 色彩空间与颜色子采样
• 2.6 本章小结
• 第3章 系统硬件设计
• 3.1 开发方案与芯片选型
• 3.1.1 开发方案
• 3.1.2 DSP 型号选择
• 3.1.3 视频解码芯片选型
• 3.1.4 视频编码芯片选型
• 3.1.5 系统其他芯片选型
• 3.2 DSP 核心电路板原理图设计
• 3.2.1 功耗估算与电源设计
• 3.2.2 EMIF 外部存储接口设计
• 3.2.3 外部存储器电路
• 3.2.4 视频解码电路
• 3.2.5 视频编码电路
• 3.2.6 DSP 视频端口接口设计
• 3.2.7 时钟、中断电路与启动模式设计
• 3.2.8 芯片配置与IO 扩展电路
• 3.3 DSP 核心电路板PCB 设计
• 3.3.1 电路板整体布局
• 3.3.2 内电层和电源层设计
• 3.3.3 PCB 布局布线
• 3.4 DSP 核心电路板信号完整性分析
• 3.4.1 信号完整性分析原理
• 3.4.2 传输线信号反射与端接技术
• 3.4.3 传输线串扰的分析与解决方法
• 3.5 本章小结
• 第4章 嵌入式软件设计与实现
• 4.1 整体程序构架
• 4.1.1 系统组织结构
• 4.1.2 内存空间分配
• 4.2 DSP 软件流程
• 4.2.1 系统级流程
• 4.2.2 视频采集的EDMA 流程
• 4.2.3 视频回放的EDMA 流程
• 4.2.4 系统主循环流程
• 4.2.5 用户交互任务流程
• 4.3 单片机软件流程
• 4.4 数字图像处理功能设计
• 4.4.1 图像的冻结
• 4.4.2 图像的回放
• 4.4.3 黑白变换
• 4.4.4 上下反转
• 4.4.5 左右反转
• 4.4.6 中值滤波
• 4.4.7 多幅显示
• 4.5 基于DSP/BIOS 的实时系统分析
• 4.6 本章小结
• 第5章 开发工具链与流程
• 5.1 配置开发工具链
• 5.1.1 DSP 开发流程
• 5.1.2 基于RTDX 的DSP 在线调试
• 5.1.3 单片机开发流程
• 5.2 DSP 独立运行配置
• 5.3 本章小结
• 第6章 系统指标与测试
• 6.1 系统功能列表
• 6.2 测试方法与系统性能指标
• 6.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢